Máq Hidr

11.- Generalidades de las Máquinas Hidráulicas
Máquinas de Fluidos son máquinas que transforman energía • Máquina Hidráulicas: no cambian la densidad el fluido (líquidos, incompresibles) • Máquinas Térmicas: si se modifica la densidad del fluido (gases y vapores) Máquina Hidráulica es una máquina que intercambia energía con un fluido incompresible • Motor H.: absorbe E. H. de un fluido (depresión y/o cinética) y proporciona E. Mec. en el eje (ej: turbina hidráulica) • Generador H.: absorbe E. Mec. en el eje y proporciona E. H. a un fluido (ej: bomba centrífuga)
Similar a las máquinas eléctricas
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11.- Generalidades de las Máquinas Hidráulicas

Clasificación por la continuidad de la circulación del fluido de trabajo • Volumétricas o de Desplazamiento Positivo: en cada instanteevoluciona una cantidad determinada de fluido ej: motor de combustión interna, compresor alternativo, …. • Dinámicas o Turbomáquinas: circulación continua ej: bomba centrífuga, ventilador, turbina hidráulica, …
Los cambios y velocidad (dirección y magnitud) del fluido juegan un papel importante Se estudian con la Ec. De Euler

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12.- Intr. a las Turbomáquinas: Ec de Euler
Las Turbomáquinastienen un elemento giratorio (rodete), que posee una serie de álabes con unos determinados ángulos de incidencia del fluido, siendo los de entrada (1) , y los de salida (2)
Rodete de una bomba centrífuga

W2
Alabe

C2 β2 α2 W1 C1 U1 U2

Entrada del agua

β1 α1

La velocidad del fluido (C) es la suma vectorial de: • Velocidad de rotación (U), debida al giro del rodete (tangente al girodel mismo) • Velocidad de traslación a lo largo del rodete (W) (sigue la dirección del álabe, tangente a él) Estas velocidades y los ángulos entre ellas forman los triángulos de velocidades

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12.- Intr. a las Turbomáquinas: Ec de Euler
Para una Bomba Centrífuga: Aspiración:
El líquido es aspirado por el ojo del rodete
Alabe director Voluta

Rodete:
Comunica energía cinética al fluido,el flujo pasa de axial a radial
Rodete

Alabes directores:
Recoger el fluido y lo envía hacia la voluta sin choques ni turbulencias (opcionales)

Aspiración

Voluta:
En ella se transforma la energía cinética del fluido en energía de presión

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12.- Intr. a las Turbomáquinas: Ec de Euler
Fluido (C) Entrada Salida C1 C2 Rotor (U) U1 U2 Relativa [ C − U ]
W1 = C1 − U1 W2
2

C =U+WW2 C2 β2 α2 W1 C1 U1
W1 W1u β1

[ = [C

] ]

− U2

Forma del álabe

α

β r2 r1

[ CΛ U ] [ W Λ − U ]

U2

Triángulo de Velocidades
Velocidad del fluido Velocidad relativa

β1 α1

C1
c1 = u1 + w 1

α1

W1 β1 U1 C1 α1

Descomposición de las velocidades C1m C1u W1m

Velocidad periférica del rodete
2 2

c 1u = c 1 cos α 1; c 1m = c 1senα 1;

c 1 = c 1u + c 1mc1 = c1u + c1m

w 1 = w 1u + w 1m
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w 1u = w 1 cos β1; w 1m = w 1senβ1; w 1 = w 1u 2 + w 1m 2

12.- Intr. a las Turbomáquinas: Ec de Euler
Fluido (C) Entrada Salida C1 C2 Rotor (U) U1 U2 Relativa [ C − U ]
W1 = C1 − U1 W2
2

C =U+W

W2 C2 β2 α2 W1 C1 U1 U2

[ = [C

] ]

− U2

Forma del álabe
2 π r1 n (m / s) 60

α

β r2 r1

[ CΛ U ] [ W Λ − U ]
U2 = 2 π r2 n (m /s) 60

U1 =

β1 α1

n velocidad de giro (rpm)

C1 α1 C1u W1m

C1m

C2 α2 W1 C2u W2m

C2m

C1u y C2u “hacen girar el agua en el rodete” C1m y C2m “hacen entrar/salir el agua del rodete”

W2 W2u β2
10

W1u

β1

12.- Intr. a las Turbomáquinas: Ec de Euler
Fluido (C) Entrada Salida C1 C2 Rotor (U) U1 U2 Relativa [ C − U ]
W1 = C1 − U1 W2
2

C =U+W

W2 C2 β2 α2 W1 C1 U1U2

[ = [C

] ]

− U2

Forma del álabe

α

β r2 r1

[ CΛ U ] [ W Λ − U ]
C1m = W1m C2m = W2m

C1 α1 C1u

C1m W1m

W1 W1u β1

β1 α1

C1m = W1m ⇒ C1 sen α1 = W1 sen β1 ⇒ W1 =

 sen α1  U1  C = U1 = C1u + W1u ⇒ U1 = C1 cos α1 + W1 cos β1 ⇒ U1 = C1  cos α1 +  1 tg β1     sen α1    cos α1 +  tg β1   

C1 sen α1 sen β1

En las bombas centrífugas es típico...